JPH0261290A - アップワードシールドマシンの土砂排出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は、シールドマシンに係り、特に、新設又は既設
のシールド坑より地表に垂直に上方向に掘削する際に発
生する土砂等を定量的に順次排出することのできるアッ
プワードシールドマシンの土砂排出装置に関する。

【従来の技術】

一般に電話線やあるいは電力線といった送信線あるいは
送電線を地下ケーブルによって布設する場合、後の補修
が容易に行ない得るように直径３〜５ｍの大きさの横坑
を掘って布設している。この横坑（シールド坑）を掘る
には、まず、地上に櫓を組み上げ、土砂等を排出する装
置を設置し、立坑を所定の深さまで掘り進んだ後、シー
ルドマシンを坑内に搬入し、横方向に掘進する。このよ
うにシールド坑（横坑）を掘るには、従来より手差中に
撚らず、能率も良いところからジヤツキの力を推進力と
するシールドマシンを用いた方法が採られている。この
方法は地下鉄工事や下水工事等にも採用されている。す
なわち、横坑をシールドマシンを用いて自動的に掘り進
んで行くわけである。 そして、所定距離シールド坑（横坑）を掘進すると、所
定位置に立坑を掘削する。この立坑を掘削するには、従
来は、シールド坑の所定位置に相当する位置の地表に路
下室を造り、この路下室においてシールド坑に向かって
地表より掘削していた。 しかしながら、近年、経済社会の発達に伴い、地上は、
道路周辺に家が密集し、道路上には車や人が氾濫してい
る。このような家の密集している道路に立坑を掘削する
場合、地表に櫓を組み資材置場を確保し、路下室を造る
には、広い作業面積を必要とし、道路が狭い場合には、
他人の土地を利用しなければならない場合が多々出てき
て、その土地の所有権、地上権等の諸権利関係、また、
地上での作業時に発生する騒音等から地上での作業が極
端に制限され能率良く作業することが甚だ困雄を極める
に至っている。また、道路幅が広くても、櫓等を立てる
ため道路を全面封鎖しなければならない場合が生じ、往
来の激しい道路では道路を全面的に封鎖して作業を行な
うことが中々難しく、道路周辺に家が密集していると、
地上での作業時に発する騒音等から地上での作業が極端
に制限され能率良く作業することが甚だ困難を極めるに
至っている。 そこで、近年、新設又は既設のシールド坑に立坑を掘削
する場合、シールド坑から地表に向かって立坑を掘削す
る方法が嘱望されている。

【発明が解決しようとする課屈１ 立坑を掘削する地層は、例えば地表から、表土（約３ｍ
）、粘土層（約９ｍ）、滞水砂礫層（約２０ｍ）、土丹
層（約５ｍ）となっている。この地層中、シールド坑（
横坑）は、土丹層中に形成されている。この土丹層中を
横方向に掘削するには、従来よりシールドマシンが使用
されている。 しかし、このシールド坑掘削用のシールドマシンをシー
ルド坑内より垂直に立てて上方向に掘削しようとすると
、据方によって掘削した土砂等は。 据方から掘削され、直ちに下に落下することになるが、
従来のシールドマシンは、上方向より落下してくる土砂
を順次定量的に排出する構造とは成っておらず、従来の
シールドマシンをシールド坑内に垂直に立てて上方向に
掘削するようにしただけでは立坑掘削作業を行なうこと
ができないという問題点を有している。 また、従来のシールドマシンを垂直に立てて、土丹層中
を掘削する場合、掘削した土砂がダイレクトに下方に落
下してくるため、シールドマシンの下で、立坑の壁面を
構成するセグメントや掘削土砂をシールド坑を利用して
坑外に排出する作業を行なうことができないという問題
点を有している。しかも、地層は、前述の如く、土丹層
の上に、水分を多く含んだ滞水砂礫層があり、この滞水
砂礫層にシールドマシンが進んだ場合に特に問題がある
。すなわち、この滞水砂礫層は、脆い層で崩れ落ちる性
質を有しており、溢水層でもある。このため、単に下か
ら掘削機によって掘削するだけで崩れ落ちる程の脆い層
で、シールドマシンが仮りに滞水砂礫層内に入った場合
には、滞水砂礫層の掘削面でシールドマシンを支えるこ
とはできず、シールドマシンの掘進方向がふらついてし
まうばかりか立坑の壁面を構成するセグメントの組立が
できず、上部周囲の土層の崩落を防止することができず
に地表陥没をさせてしまう危険性があるという問題点を
有している。 また、滞水砂礫層で出る水を従来のシールドマシンは処
理することができず、シールドマシン内はもとより、シ
ールドマシンの下で人間が作業することができないとい
う問題点を有している。 本発明は、シールド坑より地表に垂直に上方向に掘削す
る際に発生する土砂等を定量的に順次排出することので
きるアップワードシールドマシンの土砂排出装置を提供
することを目的としている。 【課題を解決するための手段】 上記目的を達成するために、本発明のアップワードシー
ルドマシンの土砂排出装置においては、円筒上に形成さ
れる胴体と、該胴体先端部に土砂等を掘削する掘削装置
と、前記掘削装置によって掘削した土砂等を下方に排出
する土砂排出装置とを備え、シールド坑より地表に向け
垂直方向に立てて前記掘削装置を回転させて土砂等を掘
削し該掘削した土砂等を下方に排出しながら円周方向に
複数分割されたセグメントを周面に順次組み上げて前進
方向に継ぎ足すように構成し該セグメントの先端にシー
ルドジヤツキを当接せしめて推進させながら立坑を形成
するものにおいて、上記土砂排出装置を、上記掘削部の
下方に設けられ該掘削装置によって掘削される土砂等を
受けるホッパーと、前記ホッパーの出口に接続され前記
ホッパー内の土砂を順次定量的に排出するロータリフィ
ーダーと、前記ロータリフィーダーの出口に接続され該
ロータリフィーダーより排出される土砂を緩ヤカニ落下
させるスパイラルシュートとによって構成したものであ
る。 また、上記ホッパー内に、上記掘削装置の回転に伴って
前記ホッパー内壁に摺接して回転する排土板を設けたも
のである。 また、上記排土板を、凹面状に形成したものである。 さらに、上記排土板を、上記掘削装置の中央をはさみ相
背向して２つ形成したものである。 また、上記ホッパー内に、該ホッパー内の土砂等を強制
的にホッパー出口側に排出するスクレーパーを設けたも
のである。 さらにまた、上記スクレーパーを、上記ホッパー内に等
間隔に２〜４個設けたものである。 そして、上記スクレーパーを、上記掘削装置の回転を利
用して回転させるようにしたものである。

【作用１ アップワードシールドマシンをシールド坑内に垂直に立
てて掘削を開始すると、掘削装置によって掘削された土
砂等は、ホッパー内に落下し、このホッパーによって受
は止められる。このホッパー内に落下した土砂は、排土
板によって中央に掻き集められ、スクレーパーによって
、ホッパー出口に強制的に排出される。このホッパー出
口に設けられるゲートバルブによって排出量を制御され
ながらロータリフィーダーによって順次定量的に排出さ
れる。このロータリフィーダーによって排出された土砂
等は、スパイラルシュートによって徐々に下方に移動し
ていく。 【実施例】 以下、本発明の実施例について説明する。 第１図には１本発明に係るアップワードシールドマシン
の土砂排出装置の一実施例が示されている。 図において、アップワードシールドマシン１は、筒状に
形成される胴体２を有している。この胴体２は、上胴３
と、中胴４と、下胴５とによって構成されており、この
上胴３と中胴４と下胴５とは分割可能に構成されている
。 上胴３の先端部には１回転可能に構成される掘削装置６
が取付けられている。この掘削装置６は、ターンテーブ
ル７の内歯ギア８に噛合するピニオン９を回転駆動する
油圧モータ１０によって回転するようになっている。ま
た、この掘削装置６の先端には、シャフト１１が渡され
ており、このシャフト１１には、円筒１２．１３が回転
自在に嵌合されている。この円筒１２．１３には、第２
図に示す如く、カッタービット１４．１５が相背向して
２列設けられている。この円筒１２．１３は、第３図、
第４図に示す如く、ジヤツキ１６．１７を駆動すること
によって作動するリンク機構１８．１９（図示されてい
ない）によって所定角度回動するように構成されている
。第４図に示す如く、ジヤツキ１６のピストンロッドを
矢印Ａに示す如く突出させると、円筒１２は矢印Ｂに示
す方向に回動し、カッタービット１４Ａが引っ込み、カ
ッタービット１４Ｂが突出する。このカッタービット１
４Ａ、１４Ｂの使い分けは、例えば、カッタービット１
４Ａは右回転用に、カッタービット１４Ｂは左回転用に
用いる場合である。 また、掘削装置６の先端には、第２図に示す如くカッタ
ービット１４．１５を挟んで面板２０．２１が設けられ
ている。この面板２０とカッタービット１４．１５との
間には、カッタービット１４．１５によって掘削された
土砂等を排出（落下）するためのスリット２２が、また
、面板２１とカッタービット１４．１５との間には、ス
リット２３が設けられている。このスリット２２，２３
は。 第３図に示す如くジヤツキ８０．８１．８２，８３によ
って摺動する第２図図示摺動板８４．８５．８６．８７
により開口面積を可変できるようになっている。また、
円筒１２と円筒１３との間、略中夫には、円錐体２４が
設けられており、この円錐体２４は、中央で２つに分割
され、溝２５が形成されている。この溝２５には、セン
タービット２６が嵌合されている。このセンタービット
２６は、第１図に示す如く、複数の据方が所定間隔を置
いて一列に、しかも山型に配列されている。このセンタ
ービット２６は、油圧ジヤツキ２７によって円錐体２４
からの刃の突出具合を調整できるようになっている。 この掘削装置６の最下部に第３図に示す如く、相対向す
る凹面状の排土板７０．７５が設けられている。この排
土板７０．７５は、掘削装置６の回数にあわせて回転す
るようになっている。 また、この掘削装＠６の下部には、土砂排出装置１００
が接続されている。この土砂排出装置１００は、ホッパ
ー２００と、ロータリーフィーダー３００と、スパイラ
ルシュート４００とによって構成されている。 ホッパー２００は、掘削装置６の下面に接続されるチャ
ンバ２０１と、このチャンバ２０１の出口に設けられる
ゲートバルブ２０２とによって構成されている。このチ
ャンバ２０１は、漏斗状に形成されており、チャンバ２
０１内に落下した土砂等を一箇所の出口から排出できる
ようにしたものである。また、ゲートバルブ２０２は、
掘削装置６によって掘削排出される土砂等が下方に落下
する量を制御するための絞り弁の役目を果たすものであ
る。このゲートバルブ２０２は、ゲート板２０３をゲー
トジヤツキ２０４によって開閉するように構成されてい
る。このゲートジヤツキ２゜４を駆動することによって
ゲート板２０３の開閉制御を行なっている。 このホッパー２００の出口ゲートバルブ２０２には、ロ
ータリーフィーダー３００が接続されている。このロー
タリーフィーダー３００は、ケーシング３０１を有して
いる。このケーシング３０１内には、回転軸３０２を中
心に放射状に羽根３０３．３０４．３０５．３０６がそ
れぞれ取付けられており、ケーシング３０１の内壁を密
に摺動して回転するように構成されている。このケーシ
ング３０１の下部には、排出口３０７が形成されており
、この排出口３０７に形成されるフランジ３０８の下方
には、スパイラルシュート４００が設けられている。 スパイラルシュート４００は、円筒状の筒体４１０と、
筒４２０とによって構成されている。この筒体４１０は
、ロータリーフィーダー３００のフランジ３０８に固着
されており、胴体２の移動に伴って前方に掘進するもの
である。この筒体４１ｏは、上部筒体４１１と下部４１
２とを有し、第５図に示す如く、筒部４１３．４１４と
、スパイラル状に形成されるスクリュー４１ら、４１６
とによって構成されている。また、この筒体４１０には
、筒４２０が接続されており、この筒４２０は、筒体４
１０同様、筒部４２１とスパイラル状に形成されるスク
リュー４２２とによって構成されている。 また、上部筒体４１１の外周面には、外周面に沿って移
動可能にアーム４２が取付けられている。 このアーム４２の先端部には、吊り上げ具４３が取付け
られている。この吊り上げ具４３は、ワイヤーローブ４
４を巻き取り、ワイヤーロープ４４の先端に固着されて
いるフック４５に引っ掻けたセグメント５００を吊り上
げる作用を有している。 また、下部筒体４１の外周面には、筒４６が回転自在に
嵌合されている。この筒４６の外周面にジヤツキ４７の
本体が固着されており、このジヤツキ４７のピストンロ
ッドの先端には、セグメント５００を取付けるタッグ４
８が固着されている。 このジヤツキ４７は、筒４６に固着されるジヤツキ４９
によって上下方向に摺動できるように構成されている。 また、この筒４６は、油圧モータ５０によって回転でき
るようになっている。 また、アップワードシールドマシン１の中胴４の上端部
に第６図に示す如くアップワードシールド、マシン１を
推進するためのジヤツキ５１．５２．５３．５４．５５
．５６のピストンロッドの先端が固着されている。この
ジヤツキ５１．５２．５３．５４．５５．５６の本体は
、組み上げられたセグメント６００の最上端部に載置さ
れ、胴体２をセグメント６００を足場にして推進する作
用を有している。この胴体２は、中胴４の外周に設けら
れた爪５７によって、掘削部６が回転し、カッタービッ
ト１４．１５によって掘削する際に自転してしまうこと
がないようになっている。 この筒４２０の最上部には、セグメント組立デツキ５９
が取付けられている。 なお、第１図における６０．６１はセグメント１０１に
掛けられた梯子を示している。この梯子６０と梯子６１
とは第６図に示す如く、多少ずれた位置に掛けられてい
る。これは、万一梯子６゜で足を踏み外しても、一番下
まで落ちることがないよう安全上からの設計である。 次に、本実施例の動作について説明する。 まず、シールド坑（図示されていない）内において、立
坑を掘削する箇所にアップワードシールドマシン１をセ
ットする。次に掘削装置６の先端のセンタービット２６
を掘削する土質に合わせて刃の出し具合を調整する。ま
た、カッタービット１４．１５についても掘削装置６の
回転方向に合わせて調整する。その後、立坑の壁になる
セグメントの上にジヤツキ５１．５２．５３．５４．５
５．５６を載置し、このジヤツキ５１．５２．５３．５
４．５５．５６を駆動させながら油圧モータ１０を駆動
して掘削装置６を回転する。この掘削装置６の回転によ
ってセンタービット２６及びカッタービット１４．１５
によって掘削された土砂等がスリット２２．２３を通っ
て土砂排出装置１００のホッパー２００のチャンバ２０
１内に落下する。この土砂等は、排土板７０．７５によ
って中央に掻き寄せられ、ゲートバルブ２０２を通りロ
ータリーフィーダー３００のケーシング３０１内に送ら
れる。このゲートバルブ２０２は、土質が滞水砂礫層の
ように崩落しやすい土質の場合にゲート板２０３によっ
て土砂等の通過面積を可変する。また、土質が著しく軟
らかく掘削部で掘削するまでもなく多量に土砂が落下し
てくるような場合等、排出作業が土砂等の排出速度に追
い着かないようなときに、−時土砂等の排出を停止する
ためゲート板２０３を閉じるといった作業効率や安全性
をも考慮したものである。 このようにロータリーフィーダー３００に送られた土砂
等は、ロータリーフィーダー３００の羽根３０３．３０
４．３０５．３０６によってスパイラルシュート４００
の筒体４１０に送られる。 この筒体４１０ではスパイラルシュートの作用により、
土砂等は直接最下点まで落下せず、スパイラル状に移動
しながら落下していく。 第７図には、本発明に係るアップワードシールドマシン
の土砂排出装置の他の実施例が示されている。第７図は
、アップワードシールドマシンの土砂排出袋［１０００
のホッパー１１００の部分を示したものである。 このホッパー１１００は、掘削装置６の下面に接続され
るチャンバ１１０１と、このチャンバ１１０１の出口１
１０２に設けられるゲートバルブ（図示されていないが
第１図図示ゲートバルブ２０２と同様の構成をしている
）とによって構成されている。このチャンバ１１０１は
、漏斗状に形成されており、チャンバ１１０１内に落下
した土砂等を一箇所の出口から排出できるように構成さ
れている。このチャンバ１１０１内には、シャフト１２
０１が取付けられており、このシャフト１２０１を通し
て油圧回路に油を供給できるようになっている。このシ
ャフト１２０１には、回転筒１２ｏ４が回転自在に嵌着
されており、この回転筒１２０４に複数本のアーム１２
０２が固着されている。この複数本のアーム１２０２の
それぞれに回転羽根１２０３が設けられている。この回
転羽根１２ｏ３の下端面は、ホッパ１１００のチャンバ
１１０１の壁面を摺接回転するようになっている。この
シャフト１２０１、アーム１２０２、回転羽根１２０３
、回転筒１２０４によってスクレーパー１２００が構成
されている。この回転筒１２０４の上端部には、ギヤ１
２０５が設けられており、このギヤ１２０５にシャフト
１３００に固着されているギヤ１３１０が噛合されてい
る。 このシャフト１３００は、掘削装置６のシャフト１１に
固着されている。このように、掘削装置６が回転すると
、この回転がシャフト１３００、ギヤ１３１０を介して
ギヤ１２０５、回転ｆｆＪ１２０４に伝達される。この
スクレーパー１２００は、ホッパー１１００内に適宜箇
所（本実施例においては、図示されていないが３カ所）
に設けられている。 このクレーパー１２００は、スリット２２．２３から落
下してチャンバ１１０１内に溜った土砂等を強制的にチ
ャンバ１１０１下方に送り出す作用を有している。また
、このスクレーパー１２００の回転速度は、シャフト１
３００に設けられているギヤ１３１０と、スクレーパー
１２００の回転筒１２０４に設けられているギヤ１２０
５とのギヤ比によって設定される。このギヤ比は、１：
２（掘削装置６の回転の２倍の速さ）又は、１：３（同
じく３倍の速さ）にするのが適当である。 このように構成されるものであるから、掘削装置６を回
転し、センタービット２２及びカッタービット１４．１
５によって掘削された土砂は、スリット２２．２３を通
ってホッパ１１００のチャンバ１１０１内に落下する。 この土砂等は、排出板７０．７５によって中央に掻き寄
せられ、さらにスクレーパー１２００の作用によって、
スクレーパー１２０’０の回転羽根１２０３によりチャ
ンバ１１０１の上方から下方に強制的に移動させられる
。このスクレーパー１２００の働きによって押し出され
た土砂等は、出口１１０２から下方に排出される。 したがって、本実施例によれば、掘削装置６によって掘
削された土砂等がホッパー１１００内に溜ってしまうと
いうことを防止することができる。 ［発明の効果］ 本発明は、以上説明したように構成されているので、以
下に記載されるような効果を奏する。 円筒上に形成される胴体と、該胴体先端部に土砂等を掘
削する掘削装置と、前記掘削装置によって掘削した土砂
等を下方に排出する土砂排出装置とを備え、シールド坑
より地表に向け垂直方向に立てて前記掘削装置を回転さ
せて土砂等を掘削し該掘削した土砂等を下方に排出しな
がら円周方向に複数分割されたセグメントを周面に順次
組み上げて前進方向に継ぎ足すように構成し該セグメン
トの先端にシールドジヤツキを当接せしめて推進させな
がら立坑を形成するものにおいて、上記土砂排出装置を
、上記掘削部の下方に設けられ該掘削装置によって掘削
される土砂等を受けるホッパーと、前記ホッパーの出口
に接続され前記ホッパー内の土砂を順次定量的に排出す
るロータリフィーダーと、前記ロータリフィーダーの出
口に接続され該ロータリフィーダーより排出される土砂
を緩やかに落下させるスパイラルシュートとによって構
成しているため、シールド坑より地表に向かって垂直に
上方向に掘削する際に発生する土砂等を定量的に順次排
出することができる。 そして、ホッパー内に、掘削装置の回転に伴って前記ホ
ッパー内壁に摺接回動する排土板を設けたため、ホッパ
ー内に落下する土砂等を確実に排出することができる。 さらに、この排土板を凹面状に形成するため、土砂等を
排出する排出残しを生じることがなく、また、この排土
板を掘削装置の中央を挟み相対向して２つ形成しである
ため、ホッパー内に落下した土砂等を確実に中央に掻き
集めることができる。 また、ホッパー内に、スクレーパーを設けているため、
ホッパー内の土砂を強制的にホッパー出口側に排出する
ことができ、自重によってもホッパー内壁面を摺落しな
いで溜る土砂を残すことがない。 さらに、このスクレーパーは、ホッパー内に等間隔に２
〜４個設けたものであるため、ホッパー内に土砂等の排
出残しを生じることがなく、また、このスクレーパーは
、掘削装置の回転を利用して回転させるものであるため
、特別な駆動源を必要としない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るアップワードシールドマシンの土
砂排出装置の実施例が適用されるアップワードシールド
マシンの全体構成図、第２図は第１図図示アップワード
シールドマシンの平面図、第３図は第１図の面板を取り
払った状態での平面図、第４図は第３図図示、Ａ　−Ａ
断面図、第５図は筒体の断面図、第６図は第１図図示Ａ
−Ａ断面図、第７図は本発明に係るアップワードシール
ドマシンの他の実施例を示す図である。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）円筒上に形成される胴体と、該胴体先端部に土砂
   等を掘削する掘削装置と、前記掘削装置によって掘削し
   た土砂等を下方に排出する土砂排出装置とを備え、シー
   ルド坑より地表に向け垂直方向に立てて前記掘削装置を
   回転させて土砂等を掘削し該掘削した土砂等を下方に排
   出しながら円周方向に複数分割されたセグメントを周面
   に順次組み上げて前進方向に継ぎ足すように構成し該セ
   グメントの先端にシールドジャッキを当接せしめて推進
   させながら立坑を形成するものにおいて、上記土砂排出
   装置を、上記掘削部の下方に設けられ該掘削装置によっ
   て掘削される土砂等を受けるホッパーと、前記ホッパー
   の出口に接続され前記ホッパー内の土砂を順次定量的に
   排出するロータリフィーダーと、前記ロータリフィーダ
   ーの出口に接続され該ロータリフィーダーより排出され
   る土砂を緩やかに落下させるスパイラルシュートとによ
   って構成したことを特徴とするアップワードシールドマ
   シンの土砂排出装置。
2. （２）上記ホッパー内には、上記掘削装置の回転に伴っ
   て前記ホッパー内壁に摺接して回転する排土板を設けた
   ものである請求項１記載のアップワードシールドマシン
   の土砂排出装置。
3. （３）上記排土板は、凹面状に形成されたものである請
   求項２記載のアップワードシールドマシンの土砂排出装
   置。
4. （４）上記排土板は、上記掘削装置の中央をはさみ相背
   向して２つ形成したものである請求項２又は３記載のア
   ップワードシールドマシンの土砂排出装置。
5. （５）上記ホッパー内には、該ホッパー内の土砂等を強
   制的にホッパー出口側に排出するスクレーパーを設けた
   ものである請求項１、２、３又は４記載のアップワード
   シールドマシンの土砂排出装置。
6. （６）上記スクレーパーは、上記ホッパー内に等間隔に
   ２〜４個設けたものである請求項５記載のアップワード
   シールドマシンの土砂排出装置。
7. （７）上記スクレーパーは、上記掘削装置の回転を利用
   して回転させるものである請求項５又は６記載のアップ
   ワードシールドマシンの土砂排出装置。